​CNC數（shù）控機床補償你知道多少？

機床具有的（de）係統性的機械相關偏差（chà），可以被係統記錄，但由於存在溫度或機械負載等環境因素，在後續使用過程中，偏差仍然可能出現或增加（jiā）。在這些情（qíng）況下，SINUMERIK可以提供不同的補償功能。使用（yòng）實際位置編碼器（如光柵）或額外的傳感器（如激光幹涉儀等（děng））獲得的測量值來補償偏差，從而獲得更（gèng）佳的加工（gōng）效果。本期給大家介紹一下SINUMERIK常見（jiàn）的補償功能，“CYCLE996運動測量”等實用的SINUMERIK測量循環可在機床的持續監控（kòng）與維護過程中為最終用戶提供全麵支持。

反（fǎn）向間隙補償

在機床移動（dòng）部件和其驅動部件，如滾珠絲杠，之間進行力的傳遞時會產生間斷或者延（yán）遲，因為完全沒（méi）有間隙的機械結構會顯著（zhe）增（zēng）加機床的磨損（sǔn），而且從工藝上講也（yě）是難以實現的。機械間隙導致軸/主軸的運動路徑與間接測量係統的測量值之間存在偏（piān）差（chà）。這意味著一旦方向改變，軸將移動得過遠或過近，這取決於（yú）間隙的大小。工作台及其相關編碼器也會（huì）受到影響：如果編碼器位置領先工（gōng）作台，它提前到達指令位置這意（yì）味著機床實際移動的距離縮短了。在機床運行，通過（guò）在相應軸（zhóu）上使用（yòng）反向間隙補償功能，在換向時，以前記錄的偏差將自動激活，將（jiāng）以前記（jì）錄的偏差疊加到（dào）實際位置值上。

絲杠螺距（jù）誤差補償

CNC控製係統中間接測量的（de）測量原理基於這樣（yàng）一個假設：即滾（gǔn）珠絲杠（gàng）的螺距（jù）在有效行（háng）程內保持不變（biàn），因此（cǐ）在理論上，可以（yǐ）根據驅動電機的運動信息（xī）位置推導（dǎo）出直線軸的實際（jì）位置。但是，滾珠絲杠的製造誤差會導致（zhì）測量係統（tǒng）產生偏差（chà）（又（yòu）稱絲（sī）杠螺距誤差（chà））。測量偏差（取決於所用測量係統）與測量係統在機床上的（de）安裝誤差（又稱為測（cè）量係統誤差）可能進一（yī）步加（jiā）劇此問題。為了補償這兩（liǎng）種誤差，使可使用一套獨立的測量係統（激光測量）測量CNC機床的（de）自然誤差曲線（xiàn），然後，將所需補（bǔ）償值保存在CNC係統中進行補償。

摩擦補償（象限誤差補償）和動態摩擦補（bǔ）償

象限誤差補償（又稱為摩擦補償）適（shì）合上述所有情況，以便在加工圓形輪廓時大幅提高輪廓精度。原（yuán）因如（rú）下：在象限轉換中，一個軸以最高進給速度移動，另一軸則（zé）靜止（zhǐ）不動。因此，兩軸的不同摩擦行為可能（néng）導致輪廓誤差（chà）。象限誤差補償可有效地減小此誤差並確保出（chū）色的加（jiā）工效果。補償脈衝的密度可以根據與加速度相關的特征曲線（xiàn）設置，而該特征曲線可通過圓度（dù）測試來確定和參數化。在圓度測試中，圓形輪廓的實際位置和編程（chéng）半徑的偏差（尤其在換（huàn）向時）被量化的記錄下來，並通過圖形化顯示在人（rén）機界麵上。

在新版本的係統軟件上，集成的動態摩擦補償功能（néng）能夠根據機床不同（tóng）轉速下（xià）的（de）摩擦行為（wéi）進行動態補償，減小實（shí）際加工輪（lún）廓誤差，實現更高的控製精度。

垂度和角度誤差補償（cháng）

如果各機床單個部（bù）件的重（chóng）量會導致活動部件位移和傾斜，則需要（yào）進行垂度補償，因為它會導致相關機床部分（包（bāo）括導向係統）下垂。角度誤（wù）差（chà）補償則用於當移動軸沒有以正確的角度互（hù）相對齊（qí）時（例如，垂直）。隨著（zhe）零（líng）點位（wèi）置的偏移不斷增（zēng）加，位（wèi）置誤差也增加。這（zhè）兩種誤差均由機床的（de）自重，或者刀具和工件重量所導致。在調試時測（cè）得的補償（cháng）值被（bèi）定量後按照（zhào）相應的位置以某種形（xíng）式，如補償表，存儲（chǔ）在SINUMERIK中。在機床運行時，相關軸的位置根據存儲（chǔ）點的補償值進行插補。對於每次連續路（lù）徑移動，均存在（zài）基（jī）本軸與（yǔ）補償軸。

溫度補償

熱量可能導致機床各部分膨脹。膨脹範圍取決（jué）於各機床部分的溫度、導熱率等。不（bú）同溫度可能導致各軸的實際位置發生變化，這會對加工中的工件精度產生負麵影響。這些實際值變化可以通過溫度補償抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線均可定義。為了始終正確補償熱脹，必須（xū）通（tōng）過功能（néng）塊不斷從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度補償（cháng）值、參考（kǎo）位（wèi）置和線性梯度角參數。意外參（cān）數的變化會由控製係統自動消除，從而避免機床過載並（bìng）激活（huó）監控功能。

空間誤差補償係統（VCS）

回轉軸的位置、它們的相互補償以及刀具定（dìng）向誤差，可能導致轉頭（tóu）和回（huí）轉頭等（děng）部件出現係統性幾何誤差。此外，每個機床中進（jìn）給軸的（de）導向係統將出（chū）現小誤差。對於線性軸，這些誤差為線性位置誤差；水平和垂直直線度誤差；對於旋轉軸（zhóu），會產生俯仰（yǎng）角（jiǎo）、偏航角和翻滾角誤差。將機床組件相互對齊時，可能出現其他（tā）誤差。例如，垂直誤差（chà）。在三軸機床（chuáng）中，這（zhè）意味著在刀尖上可能會產生21項個幾何誤差（chà）：每個線性軸六個誤差類型乘以三個軸，再加三個角度誤差。這些偏差共同作用（yòng）形成總誤差，又稱（chēng）為（wéi）空（kōng）間誤差。

空間誤差描述了實際機床的刀具中點（TCP）位置與理想無誤差機床的刀具中點位置的偏差（chà）。SINUMERIK解決方案（àn）合作夥伴能夠借助激光測量設備確（què）定空間誤差（chà）。僅測量單個位置的誤（wù）差是遠遠不夠的，必須測（cè）量整個加工空間內的所有機床（chuáng）誤差。通（tōng）常需要記錄（lù）所有位置的測量值並繪成曲線，因為各誤差（chà）大小取決於相關進給軸的位置與測量位置。例如，當y軸（zhóu）與z軸（zhóu）處於不同位置時，導致x軸（zhóu）產生的偏差會不同——即使在x軸（zhóu）的幾乎（hū）同一位置也會（huì）出現誤（wù）差（chà）。借助“CYCLE996–運（yùn）動測量”，隻需幾分鍾即（jí）可確定回（huí）轉（zhuǎn）軸誤差。這意味著，可以不斷檢查機床的準確性，如（rú）果需要，即使在生產中，也可以校正準確性。

偏差（chà）補（bǔ）償（動態前饋控製）

偏差指在機（jī）床軸運動時位置控製器與標準的偏差。軸偏差為（wéi）機床軸的（de）目標位置（zhì）與其實際位置的差值（zhí）。偏差導致與速度相關的不必要輪（lún）廓誤（wù）差，尤其在輪廓（kuò）曲率變化時，如圓形、方形輪廓等。憑借零件（jiàn）程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移動時，可以將與速度相關的偏差（chà）減為零。通過前（qián）饋（kuì）控製提（tí）高路徑精度，從而獲得更好的加工效果。

FFWON:啟動前饋（kuì）控製的命令

FFWOF:關閉前饋控製的命令

電子配重補償（cháng）

在極端情況下，為了防（fáng）止軸下垂而（ér）對機床、刀具或工件造成損壞，可以激活電（diàn）子配重功能。在沒有機械或液壓配重的負載軸（zhóu）中，一旦鬆開（kāi）製動器，垂直軸會意外下垂。在激活電子配重後，可以補償（cháng）意外的軸（zhóu）下垂。在鬆（sōng）開製動器後，靠恒定（dìng）的平衡扭矩來保持（chí）下垂軸的位置。